Серно-йодный цикл (цикл S–I) — трехступенчатый термохимический цикл, используемый для производства водорода.
Цикл S–I состоит из трех химических реакций, чистым реагентом которых является вода, а чистыми продуктами — водород и кислород. Все остальные химические вещества могут повторно использоваться в цикле. Процесс S – I требует эффективного источника тепла.
Соединения серы и йода восстанавливаются и повторно используются, поэтому процесс рассматривается как цикл. Этот процесс S–I представляет собой химический тепловой двигатель. Тепло входит в цикл в высокотемпературных эндотермических химических реакциях 2 и 3, а выходит из цикла в низкотемпературной экзотермической реакции 1. Разница между теплотой, входящей в цикл и выходящей из него, выходит из цикла в виде теплоты сгорания произведенного водорода.
Цикл S–I был изобретен в General Atomics в 1970-х годах[1]. Японское агентство по атомной энергии (JAEA) провело успешные эксперименты с циклом S–I в высокотемпературном испытательном реакторе[2][3][4][5], запушенном 1998 году, JAEA имеет намерение использовать новые ядерные высокотемпературные реакторы поколения IV для производства водорода в промышленных масштабах. Планируется испытать более крупномасштабные автоматизированные системы для производства водорода. В соответствии с соглашением Международной инициативы по исследованиям в области ядерной энергии (INERI), французская CEA, General Atomics и Sandia National Laboratories совместно разрабатывают серно-йодный процесс. Дополнительные исследования проводятся в Национальной лаборатории Айдахо в Канаде, Корее и Италии.
Цикл S–I включает операции с агрессивными химикатами при температурах до 1000 °C. Выбор материалов с достаточной коррозионной стойкостью имеет ключевое значение для экономической жизнеспособности этого процесса. Предлагаемые материалы включают следующие классы: тугоплавкие металлы, химически активные металлы, суперсплавы, керамика, полимеры и покрытия[6][7]. Некоторые предлагаемые материалы включают сплавы тантала и ниобия, благородные металлы, стали с высоким содержанием кремния, несколько суперсплавов на основе никеля, муллит, карбид кремния (SiC), стекло, нитрид кремния (Si3N4) и другие. Недавние исследования масштабного прототипирования показывают, что новые технологии танталовых поверхностей могут быть технически и экономически целесообразным способом создания крупномасштабных установок[8].
Серно-йодный цикл был предложен как способ поставки водорода для водородной экономики. Он не требует углеводородов, как современные методы паровой конверсии, но требует тепла от сгорания топлива, ядерных реакций или от солнечной энергии.